Autour du chlorure de magnésium. Concours Adjoint Technique Principal de recherche et de Formation Toulon 2013


Le chlorure de magnésium.
1. Donner la structure électronique d'un atome de magnésium et d'un atome de chlore, dans leur état fondamental, à l'aide des couches K, L et M.
Magnésium ( Z=12) : K2L8M2.
Chlore ( Z =17) :
K2L8M7.
2. Donner les numéros de colonne et de ligne ( période) où se trouvent les éléments chlore et magnésium ainsi que le nom de leur famille chimique.
Magnésium : colonne 2 ( alcalino-terreux ) et 3ème période.
Chlore :colonne 17 ( halogènes )et
3ème période.
3. L'atome de magnésium aura-t-il tendance à perdre ou à gagner un ou plusieurs électrons ? Justifier.
Un atome à tendance à compléter à 8 sa couche électronique externe.( règle de l'octet ). L'atome de magnésium a tendance à perdre deux électrons.
4. Obtiendra-t-on un cation ou un anion ? Donner sa formule.
Cation Mg2+.
5.
L'atome de chlore aura-t-il tendance à perdre ou à gagner un ou plusieurs électrons ? Justifier.
Un atome à tendance à compléter à 8 sa couche électronique externe.( règle de l'octet ). L'atome de chlore a tendance à gagner un électron
.
6Obtiendra-t-on un cation ou un anion ? Donner sa formule.
Anion Cl-.

7. L'élément chlore existe,àl'état naturel, sous la forme de deux isotopes, le chlore 35 et le chlore 37, respectivement 3517Cl et 3717Cl. Définir ce qu'on appelle isotopes.
Des isotopes ne diffèrent que par leur nombre de neutrons. Ils ont le même numéro atomique.
8. Pour chaque isotope de l'élément chlore préciser la composition du noyau.
3517Cl : 17 protons et 35-17 =  18 neutrons.
3717Cl : 17 protons et 37-17 =  20 neutrons.
9. La fréquence isotopique du chlore 35 est de 75 % et celle du chlore 37 est de 25%. Retrouver, à partir de ces données la valeur moyenne de la masse molaire du chlore naturel égale à 35,5 g/mol.
Masse molaire du chlore 35 *0,75 + masse molaire du chlore 37 *0,25 = 35*0,75 +37*0,25 =35,5 g/mol.
10. Déduire de ces données la formule du chlorure de magnésium solide.
Le solide est électriquement neutre : MgCl2.
11. Ecrire l'équation de dissolution, dans l'eau, du chlorure de magnésium solide.
MgCl2(s) ---> Mg2+aq + 2Cl-aq.
12. Donner la masse molaire du chlorure de magnésium.
M = M(Mg) + 2M(Cl) =24,3 +2*35,5 =95,3 g/mol.
13. Définir ce qon appelle une mole.
Une mole est une quantité de matière contenant 6,02 1023 entités chimiques.




On dissout une masse m = 5,0 g de chlorure de magnésium dans une fiole jaugée de 250 mL. Soit S la solution obtenue.
14. Calculer la concentration molaire en soluté apporté.
n = m / M = 5,0 / 95,3 =0,05247 mol ; C = n/V =0,05247 /0,25 =0,2099 ~0,21 mol/L.
15. Calculer la concentration molaire effective en ion magnésium.
[Mg2+] = C = 0,21 mol/L.
16. Calculer la concentration molaire effective en ion chlorure.
[Cl-] = 2C =0,4197 ~ 0,42 mol/L.
17. Calculer la concentration massique en soluté en g/L.
5,0 / 0,25 =20g/L.
18. Quelle est la concentration massique effective en ion magnésium ?
0,2099*24,3 =5,1 g/L.
19. Quelle est la concentration massique effective en ion chlorure ?
0,4197*35,5 =14,9 g/L.
On prélève 50 mL de la solution S et on rajoute 100 mL d'une solution de nitrate d'argent Ag+aq +NO3-aq de concentration 0,05 mol/L. Il se forme un solide blanc, AgCl(s).
20. Justifier que l'ion argent est en défaut.
Ag+aq +Cl-aq ---> AgCl(s).
n(
Ag+aq) =0,05*0,100 =0,005 mol = 5,0 mmol.
n(Cl-aq) =0,42*0,050 =0,021 = 21 mmol.
Or une mole d'ion chlorure réagi avec une mole d'ion argent.
21. Quelle est la masse de chlorure d'argent ontenu ?
n(AgCl) = 0,0050 mol ; M(AgCl) = 107,9+35,5 =143,4 g/mol ; m = 0,005 *143,4 =0,717 ~0,72 g.
Une expérience, pour mesurer le volume molaire d'un gaz à température ambiante consiste à faire réagir un ruban de magnésium poli avec une solution d'acide chlorhydrique concentré.
22. Décrire cette expérience.
Peser un ruban de magnésium de 5 cm de long ; le placer dans une flacon contenant de l'acide chlorhydrique en excès. Recuillir le gaz hydrogène  par déplacement d'eau ( éprouvette graduée remplie d'eau retournée sur un cristallisoir rempli à moitié d'eau.
23. Définir ce qu'on appelle volume molaire d'un gaz.
C'est le volume d'une mole d'un gaz quelconque, les conditions de température et de pression étant fixées.
24. De quels paramètres physiques dépend le volume molaire d'un gaz ?
De la température et de la pression.

.


25. Ecrire l'équation qui modélise l'action de l'acide chlorhydrique sur le magnésium.
Mg(s) +2H+aq ---> Mg2+aq + H2(g).
On fait réagir totalement m = 0,4 g de magnésium. Volume molaire des gaz Vm = 24 L/mol.
26. Quel volume de gaz obtient-on ? ( en mL).
n(Mg) = m/M(Mg) = 0,4 / 24,3 =0,01646 mol ; n(H2) = 0,01646 mol.
Volume de dihydrogène = n(H2) Vm = 0,01646 *24 = 0,395 ~0,40 L = 4,0 102 mL.
27. Comment caractériste-t-on ce gaz ?
En présence d'une flamme, le dihydrogène donne avec le dioxygène de l'air une petite détonation.
Un professeur fait réagir sous la hotte, du métal magnésium et du dichlore Cl2 gazeux donnant ainsi naissance à du chlorure de magnésium solide.
28. Quel est le type de réaction mis en jeu ?
Oxydoréduction : le magnésium s'oxyde et le dichlore est réduit.
29. Donner un test d'identification du dichlore gazeux.
Le dichlore est très soluble dans l'eau : il donne une solution oxydante
, capable de décolorer le diiode.
30. Ecrire les deux couples oxydant / réducteur mis en jeu.
Mg2+/Mg ; Cl2 / Cl-.
31. Le magnésium a-t-il été oxydé ou réduit ? Ecrire la demi-équation électronique corespondante.
Oxydation du magnésium réducteur : Mg(s) = Mg2+ + 2e-.
32. Le dichlore a-t-il été oxydé ou réduit ? Ecrire la demi-équation électronique corespondante.
Réduction du dichlore, l'oxydant :Cl2(g)
+ 2e-= 2Cl- .
33. Ecrire l'équation chimique qui modélise la transformation.
Mg(s) + Cl2(g)= Mg2+ +2Cl- .

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